山东省寿光中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：原子结构 单元测试题（含解析）

原子结构
1．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.6328μm，λ2=3.39μm．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为
A．10.50eV B．0.98eV C．0.53eV D．0.36eV
2．大量处于n=3能级的氢原子跃迁到较低能级时
A．辐射带状连续光谱，核外电子动能减小
B．辐射1条线状光谱，核外电子动能减小
C．辐射2条线状光谱，核外电子动能增大
D．辐射3条线状光谱，核外电子动能增大
3．在α粒子散射实验中，使α粒子发生大角度偏转的力是（ ）
A．磁场力
B．电场力
C．万有引力
D．弹力
4．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展．下列说法不符合事实的是
A．爱因斯坦为了解释黑体辐射，提出了能量量子假说，把物理学带进了量子世界
B．汤姆孙利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出了原子的枣糕模型，从而敲开了原子的大门
C．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出了原子核式结构模型
5．根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时
A．吸收光子，原子的能量增加，电子的动能减少
B．吸收光子，原子的能量增加，电子的动能增加
C．放出光子，原子的能量减少，电子的动能减少
D．放出光子，原子的能量减少，电子的动能增加
6．下列说法正确的是（ ）
A．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的能量也是量子化的
B．发生光电效应时，光电子的动能只与入射光的强度有关
C．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
D．竖直向上抛出的物体，处于超重状态
7．据国家科技部2017年3月6日报道，迄今为止，科学家己经成功检测定位了纳米晶体结构中的氢原子．按玻尔氢原子理论，氢原子的能级图如图所示，下列判断正确的是
A．氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态需要吸收光子
B．—个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出6条光谱线
C．用光子能量为13.06eV的光照射一群处于基态的氢原子，可观测到多种不同频率的光子
D．氢原子的核外电子由低能级跃迁到高能级时，氢原子的电势能减小，电子的动能增大
8．下列说法正确的是
A．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，则质子与中子结合为氘核的反应是人工核转变，放出的能量为（m3－m1－m2）c2
B．交流发电机由产生感应电动势的线圈（通常叫做电枢）和产生磁场的磁体组成，分为旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机，能够产生几千伏到几万伏的电压的发电机都是旋转电枢式发电机
C．1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，证实了电子的波动性并提出实物粒子也具有波动性
D．玻尔将量子观念引入原子领域，提出了轨道量子化与定态的假设，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
9．下列说法中正确的是
A．氢原子的能级理论是玻尔在卢瑟福核式结构模型的基础上提出来的
B．α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-10m
C．汤姆孙通过对阴极射线的研究提出了原子核具有复杂的结构
D．卢瑟福的a粒子散射实验揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中
10．由玻尔理论可知氢原子核外电子
A．能自发的从低能级跃迁到高能级
B．激发态的能量满足En = n2 E1（n = 2，3，…）
C．从基态电离所需的能量一定恰好等于基态的能量
D．从第4能级向第1能级跃迁时发出光的频率一定比向第2能级跃迁时发出光的频率高
11．根据玻尔原子理论，氢原子的能级公式为（E1为氢原子在基态时的能量），一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁时，辐射出的光子中能量最大值为
A． B． C． D．
12．如图为氢原子能级示意图的一部分，氢原子基态的能量为．大量氢原子处于某一激发态．由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为12.75eV，辐射光的频率有

A．4种 B．5种
C．6种 D．10种
13．下列说法正确的是 （ ）
A．爱因斯坦提出的光子假说，成功解释了光电效应现象
B．氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量增加
C．卢瑟福通过α粒子的散射实验发现了质子并预言了中子的存在
D．汤姆孙发现了电子并提出了原子核式结构模型
14．氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是
A．用能量为12.11 eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出2种不同频率的光子
B．用能量为12.09 eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出4种不同频率的光子
C．用能量为12.75 eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出3种不同频率的光子
D．用能量为12.75 eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出5种不同频率的光子
15．氢原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氮离子．已知基态的氢离子能量为，氢离子能级的示意图如图所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氢离子吸收而发生跃迁的是( )
A． B． C． D．
16．氢原子的部分能级如图所示，大量处于n=2的激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高的激发态，再向低能级跃迁时，可以发出10种不同频率的光子，则下列说法中正确的有（ ）
A．跃迁到的某较高激发态为n=10
B．单一频率的光子能量可能为10.2eV
C．在这10种光子中，从n=5跃迁到n=1产生的光子能量最大
D．在这10种光子中，从n=5跃迁到n=3产生的光子能量大于从n=3跃迁到n=2产生的光子能量
17．如图所示为氢原子能级示意图的一部分，一群原来处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中(　　)
A．放出三种频率不同的光子
B．放出六种频率不同的光子
C．氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大
D．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时，辐射出的光子的波长最长
18．处于基态的氢原子在某单色光照射下，只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1<ν2<ν3，则该照射光的光子能量为：(　　)
A．hν1 B．hν2 C．hν3 D．h(ν1＋ν2)
19．如图所示为氢原子能级图．可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV．下列说法正确的是
A．大量处在n= 4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多辐射6种频率的光子
B．处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都不能发生电离
C．大量处在n>3的高能级的氢原子向n=3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光
D．处在n=3能级的氢原子跃迁到n=1能级，辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
20．图7给出氢原子最低的四个能级、氢原子在这些能级之间跃迁，所辐射的光子的频率最多有___ 种,其中?最小的频率等于____赫兹(保留两位有效数字)
参考答案
1．D
【解析】
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为:，；辐射光子的能量与能级差存在这样的关系，所以：
联立两式得：
D正确，ABC错误．
2．D
【解析】大量处于n=3能级的氢原子跃迁到较低能级时，辐射条线状光谱，核外电子的运动半径减小，根据可知动能增大，选项D正确，ABC错误；故选D.
3．B
【解析】在α粒子散射实验中，有些α粒子发生大角度偏转是受到了原子核的作用力，即电场力，故B正确，ACD错误。
4．A
【解析】
普朗克为了解释黑体辐射，提出了能量量子假说，把物理学带进了量子世界，故A错误；汤姆孙了电子，说明原子可分，并且提出了原子的枣糕模型，故B正确；贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，故C正确；卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出了原子核式结构模型，故D正确．本题选择不符合事实的，故选A．
5．D
【解析】
电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，原子的总能量减小，根据，可知电子的半径越小，电子的动能越大，故ABC错误，D正确．
点睛：电子绕核运动的规律和卫星绕地球运动规律类似，在学习时可以类比进行学习，加强理解．
6．A
【解析】
A、玻尔原子模型：电子的轨道是量子化，原子的能量是量子化，所以他提出能量量子化，故A正确；
B、发生光电效应时光电子最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大，故B错误；
C、原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故C错误；
D、竖直向上抛出的物体只受到重力的作用，加速度为重力加速度，此时处于完全失重状态，故D错误；
故选A．
【点睛】玻尔原子模型：电子的轨道是量子化，原子的能量是量子化；发生光电效应时光电子最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损；竖直向上抛出的物体只受到重力的作用，处于完全失重状态．
7．C
【解析】
氢原子从第4激发态跃迁到第2激发态会辐射光子，故A错误；一个氢原子处于n=4的激发态，当它向基态跃迁时可以发出3条不同频率的光谱线，故B错误；氢原子发生能级跃迁吸收或放出的光子能量等于两能级的能量差：，可知氢原子跃迁到第5能级，根据知，氢原子辐射的不同波长的光子最多有10种，氢原子的核外电子由低能级跃迁到高能级时，轨道半径增大，因电场力做负功，故氢原子电势能增大，电子的动能减小，故C正确，D错误；故选C．
【点睛】根据玻尔理论分析可能的跃迁方式；氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁；由即可求出；根据跃迁的规律，结合可能的跃迁的不同路径分析可能的种类即可．
8．D
【解析】根据爱因斯坦质能方程，当一个质子和一个中子结合成一个氘核时，质量亏损为，因此核反应放出的能量，故A错误；现在大型发电厂的发电机能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百万兆瓦，所以大多数发电机都是旋转磁极式发电机，故B错误；1927年戴维孙和汤姆孙利用晶体得到了电子束的衍射图样，有力地证明了德布如意提出的物质波假设，C错误；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，D正确．
9．A
【解析】氢原子的能级理论是玻尔在卢瑟福核式结构模型的基础上提出来的，选项A正确；α粒子散射实验可以估算出原子核半径的数量级是10-15m，选项B错误；汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，提出了原子具有复杂的结构，选项C错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示原子的核式结构；氢原子光谱揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中。故D错误。故选A.
10．D
【解析】根据波尔理论，原子吸收能量后，能从低能级跃迁到高能级状态，此时核外电子也会进入高轨道，选项A错误；激发态的能量满足En = E1/ n2（n = 2，3，…），选项B错误；用一定能量的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量称为氢的电离能，氢原子的基态能量为E0，所以处于基态的氢原子的电离能为E=0-E0=-E0，选项C错误；第4能级与第1能级的能级差大于第4能级与第2能级的能级差，则从第4能级向第1能级跃迁时发出光的频率一定比向第2能级跃迁时发出光的频率高，选项D正确；故选D.
11．B
【解析】
从n=4能级跃迁到n=1能级光子能量最大，最大为，B正确．
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
频率最大的光子能量为12.75eV，解得，即n=4，从n=4能级开始，共有种不同的频率的光子，故C正确，ABD错误；
故选C．
13．A
【解析】A、根据光学发展的历程可知，1905年，爱因斯坦提出的光子说很好地解释了光电效应现象，故A正确；
B、氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量减小，故B错误；
CD、汤姆逊通过阴极射线的研究发现了电子，卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究提出了原子的核式结构模型， 此实验不能说明原子核内存在质子，故CD错误；
故选A。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．因为
用能量为12.11?eV的光照射一个基态氢原子，则受到光的照射后氢原子不能跃迁到其他能级上去，故A错误；
B．因为
用能量为12.09?eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，最多能辐射出
即3种不同频率的光子，故B错误；
C．因为
用能量为12.75?eV的光照射一个基态氢原子，原子的能量升高到能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，辐射的情况最多为的途径，最多能辐射出3种不同频率的光子，故C正确；
D．因为
用能量为12.75?eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到能级，最多能辐射出
即6种不同频率的光子，故D错误。
故选C．
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
光子如要被基态氦离子吸收而发生跃迁，光子能量必须等于两能级间的能量差，B不符合条件；
故选B．
【点睛】
在能级跃迁中，光子所带的能量必须是两个能级的差值，这样才可以被核外电子吸收而发生跃迁．
16．C
【解析】
能发出10种不同频率的光子的最高激发态n=5，单一频率的光子能量可能为（-0.54eV）-（-13.6eV）=13.06eV，选项AB错误；由公式hν=Em-En可知从n=5跃迁到n=1产生的光子能量最大，选项C正确，5→3的能级差为（-0.54eV）-（-1.51eV）=0.97eV；3→2的能级差为（-1.51eV）-（-3.4eV）=1.89eV，则从n=5跃迁到n=3产生的光子能量小于从n=3跃迁到n=2产生的光子能量，选项D错误．故选C．
17．BCD
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据 知，一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中，放出6种不同频率的光子，故A错误，B正确.
C．氢原子放出光子后，从高能级跃迁到低能级，电子的轨道半径减小，则库仑力做正功，所以动能增加，电势能减小，故C正确；
D．n=4和n=3间的能级差最小，辐射的光子频率最小，波长最大，故D正确.
故选BCD。
点睛：根据数学组合公式得出放出不同频率光子的种数;根据电子轨道半径的变化,结合库仑引力提供向心力得出电子运动动能的变化.根据能级差分析光子频率的大小,从而得出波长的大小.
18．CD
【解析】由题意可知，氢原子吸收能量后跃迁到第三能级，则吸收的能量等于n=1和n=3能级间的能级差，即单色光的能量E=hv3．故C正确．而先从n=3跃迁到n=2，再从n=2跃迁到n=1辐射的能量与从n=3直接跃迁到n=1能级时辐射光子的能量相同，故hv3=hv2+hv1，故D正确，AB错误．故选CD.
19．AD
【解析】
量处于n=4能级的氢原子，跃迁到基态的过程中，根据，因此释放出6种频率的光子，A正确；处在n=3能级的氢原子吸收的光子能量大于1.51eV就可以发生电离，可见光的光子能量范围约为1.62eV～11eV，所以处在n=3能级的氢原子吸收任意频率的可见光的光子都能发生电离，B错误；氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，不在1.62eV到3.11eV之间，一定全是不可见光，C错误；n=3和n=1间的能级差等于12.09eV，辐射的光子能量大于金属的逸出功，则可以发生光电效应，D正确．
【点睛】根据能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差；结合辐射的光子能量与可见光的光子能量，依据数学组合，从而即可比较进行分析．
20． 6
【解析】（1）从n=4跃迁最多有C42=6种???????
（2）最小频率时应△E最小，?hv=△E； ?
代入数据得：v=1.6×1014Hz